Современные способы защиты металлов от коррозии и их роль в защите конструкций и городских коммуникаций

     Что касается причин многочисленных коррозионных разрушений подземных трубопроводов, то одной из главных является недооценка важности борьбы с коррозией; восприятие коррозионных потерь как неизбежных; пренебрежение основными принципами противокоррозионной защиты при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных металлических сооружений.[6].

     В ряде ведомств РФ, эксплуатирующих  подземные коммуникации, к настоящему времени уже достигнуты значительные результаты по их защите от коррозии. Так, применение средств электрохимической  защиты (ЭХЗ) на газопроводах снизило  их удельную повреждаемость в несколько  раз. В Москве, например, 75% газопроводов (около 3000 км) находится под ЭХЗ [5]. В результате проведенного анализа современного состояния отечественной и зарубежной практики противокоррозионных работ,  можно сделать выводы о необходимости совершенствования основных направлений внедрения новых материалов и ресурсосберегающих технологий.

     С целью уменьшения потерь краски, увеличения толщины однослойного покрытия, уменьшения расхода растворителей и улучшения  условий окраски целесообразно  в широких масштабах применять  прогрессивные способы окраски - безвоздушный и в электростатическом поле.

     Для повышения производительности труда  необходимо разработать и наладить промышленный выпуск механизмов, приспособлений и наборов комплектов инструментов для проведения различных видов  химзащитных работ. 
 
 

 

2 Практическая часть 
 

1. Молот массой 400 кг падает на сваю массой 100 кг, вбитую в грунт. Определить среднюю силу сопротивления грунта, если известно, что при каждом ударе свая погружается в грунт на 5 см, а высота подъема молота 1,5 м.

 

Дано:

         

          s = 5см = 5

          h = 1,5 м.

          ______________________

         

        

                                                            Решение:

                           Работа силы сопротивления равна                                                                                                                                                         изменению полной механической

                              энергии системы тел:

                                                                                (1)

                                                             (W = 0 по условию задачи).

                                                               По определению, работа силы    сопротивления

                                                           s.                                                   (2)

Начальная механическая энергия равна сумме  кинетической и потенциальной энергий  сван и бабы копра после их соударения, т.е. Кинетическую энергию представим в виде , где р – импульс сваи и бабы копра после соударения. Так как , то

                                (3)

По закону сохранения импульса, для неупругого соударения имеем  . Здесь – импульс бабы копра перед её ударом в сваю. Из закона сохранения механической энергии для падения бабы копра с высоты h ( рис. 1) имеем , поэтому

.                                                                                              (4)

Подставляя  соотношения (2), (3) и (4) в уравнение (1), получаем

;  
 

Ответ: Средняя сила сопротивления грунта равна  
 

         

 

2. Найти число молекул водорода в одном см³, если давление Р = 2,66 • 10⁴Па, а средняя квадратичная скорость молекул равна 2400 м/с.

 
 

Дано:

          Vкв. = 2400 м/с

          _____________

          n - ? 

Решение:

Согласно  основному уравнению МКТ:

где m – масса молекулы водорода, которую найдём по известной молярной массе водорода и числу Авогадро , которое равно числу молекул в одном моле: 

 n  – число молекул в еденице объёма, т.е. в 1. Тогда число молекул в 1составит:

 

Ответ: Число молекул водорода в одном  равна

 

3. Подсчитать внутреннюю энергию 1 кг кислорода при Т = 27^o С. Число степеней свободы кислорода равно 5.

 

Дано: T = 300 K

           i = 5

          __________

          E - ?         

Решение:

Средняя внутренняя энергия молекул выражается формулой:

Число молекул 1 кг кислорода:

Внутренняя  энергия 1 кг кислорода:

 

Ответ: Внутренняя энергия одного кислорода  равна 194,7(кДж)

 

4. Два точечных заряда 6,7 и -13,2 нКл находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Найти напряженность электрического поля в точке, расположенной на расстоянии 3 см от положительного заряда и 4 см от отрицательного.

Дано: Е1 = 6,7 нКл

           Е2 = -13,2 нКл

           r = 5 см, = 3см, = 4 см

           _____________________

           - ? 

Решение:

Напряженность, создаваемая в точке А 1-м зарядом:

Напряженность, создаваемая в точке А 2-м зарядом:

Т.к. , то угол . Найдем значение Е_А из прямоугольного треугольника:

 

Ответ: Напряжённость электрического поля в точке равна  В/М

 

5. Алюминиевое кольцо расположено в магнитном поле так, что его плоскость перпендикулярна вектору магнитной индукции поля. Диаметр кольца 25 см, толщина провода кольца 2 мм. Определить скорость изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток силой 12 А.

    Дано: D = 25 см = 0,25 м

             D = 2 мм = 2

             J = 12 A

             ___________________

             - ?

          Решение:

По закону Фарадея, 

Здесь Ф = BS – магнитный поток сквозь поверхность, ограниченную кольцом. Поскольку площадь  постоянная, можно написать

  и ,                                                           (1)                                              

откуда   =  J / S. Так как поверхность, ограниченная кольцом, - круг, то её площадь

                                                                                                (2)

По закону Ома для замкнутой цепи,

               ,

где R = - сопротивление кольца. Так как длина кольца ,

а площадь  сечения провода кольца , то выражение для сопротивления кольца можно записать в виде .              (3)

Подставляя  выражения (2) и (3) в (1), получаем

     = ;    

    

      Ответ: Скорость изменения магнитной  индукции поля со временем  равна    

6. Ружейная пуля летит со скоростью u = 200 м/с. Во сколько раз изменится частота тона свиста пули для неподвижного наблюдателя, мимо которого пролетает пуля? Скорость распространения звука в воздухе v = 333м/с.

Дано: u = 200 м/с

           с = 333 м/с

           _________

          

         

         

Решение:

   Частоты звука при движении  пули к неподвижному наблюдателю  и от него соответственно равны

      

          и   , тогда ,

       

         

Ответ: В 4 раза изменится частота тона свиста пули для неподвижного наблюдателя, мимо которого пролетает пуля. 
7. Два водородоподобных иона Ве⁺⁺⁺ и Не⁺ излучают при переходе электрона с четвертой стационарной орбиты на третью. У какого иона энергия излучения больше и во сколько раз?

Дано:

           Z = 4

          

           Z = 2

           _________

           E - ?

           

Решение:

Для указанных  веществ, степень ионизации и  число электронов в неионизированных атомах:

Ве⁺⁺⁺ степень ионизации = 3, число электронов в неионизированном атоме: Z=4;

Не⁺ степень ионизации = 1, число электронов в неионизированном атоме: Z=2; 

Энергия электрона на n-ой орбите для водородоподобного иона:

При переходе с четвертой орбиты на третью, энергия  излучения запишется как:

Тогда для иона Ве⁺⁺⁺ эта энергия будет больше в 4 раза, т.к. Z для Ве⁺⁺⁺ равно 4, а для Не⁺ Z=2  (4²/2²=16/4=4). 

Ответ: Энергия излучения больше у иона в 4 раза.

 

8. Рассчитайте число молекул бора в образце массой 10,2 г. 
 

Дано: m = 10,2 г.

            _________

            N - ? 

Решение:

Число молекул в 10,2 г бора:

 

Ответ: Число молекул бора равна 

 

9. Смесь содержит карбонат кальция СаСO₃ в количестве 0,3 моль и карбонат магния MgCO₃ в количестве 0,25 моль. Рассчитайте массовую долю карбоната кальция в этой смеси.